CN216982032U - 一种隔热导声的声波通信杆及流量测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及流体流量测量技术领域，具体涉及一种隔热导声的声波通信杆及流量测量装置。声波通信杆包括防护外壳、安装夹具、连接部和耦合防护片，防护外壳的内部空腔中封装有隔热导声材料，安装夹具设置在防护外壳的顶端用以连接超声波换能器，连接部设置在防护外壳的外部用以连接测量管道，耦合防护片设置在防护外壳的底端对其进行封装，在使用时声波通信杆的底端伸入测量管道的内部与待测流体相接触以传导声波。该流量测量装置包括超声波换能器、声波通信杆和锁紧装置。本实用新型能够准确测量管道中高低温流体的流量，隔热和导声效果较好，操作方便，可有效解决现有超声波流量计无法直接接触高低温流体而无法测量流量的技术问题。

Description

一种隔热导声的声波通信杆及流量测量装置

技术领域

本实用新型涉及流体流量测量技术领域，具体涉及一种隔热导声的声波通信杆及流量测量装置。

背景技术

超声波流量计是一种利用时差法原理来对管内流体流量进行测量的装置，通过测量超声波脉冲在流体顺流和逆流时往返于两个超声波换能器之间的时间，来确定管道内流体的流速，通过计算得到流体的流量。在工艺管道中经常会遇到测量高温或者低温流体流量的问题，传统的超声波流量计在测量流体流量时，因流体温度过高(高达600℃)或者过低(低至-140℃)容易对超声波探头造成损伤，影响流量计的测量精度和使用寿命，传统的超声波探头无法与高、低温介质直接接触，导致超声波流量计在高温以及低温流体测量中无法得到广泛的应用。

实用新型内容

针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种隔热导声的声波通信杆(简称DTC，Disasembly Temperature Conduction)及流量测量装置，在高低温流体介质流量测量中，通过声波通信杆将常温工作下的超声波换能器和高低温流体分隔开，可以准确测量管道中高低温流体的流量，隔热性能和传导声波效果较好，超声波换能器可以在线更换，操作方便。本实用新型可以有效解决现有超声波流量计无法直接接触高低温流体而无法测量流量的技术问题。

为了实现上述技术目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种隔热导声的声波通信杆，包括防护外壳、安装夹具、连接部和耦合防护片，所述防护外壳的内部空腔中封装有隔热导声材料，所述安装夹具设置在所述防护外壳的顶端用以连接超声波换能器，所述连接部设置在所述防护外壳的外部用以连接测量管道，所述耦合防护片设置在所述防护外壳的底端对其进行封装，在使用时声波通信杆的底端伸入测量管道的内部传导声波至待测流体中。

通过上述技术方案，声波通信杆通过连接部安装在测量管道上，通过安装夹具与超声波换能器相连，安装夹具的内部通过耦合材料对超声波换能器的声波进行声学耦合至隔热导声材料中，声波通信杆的底端插入管道中与待测流体相接触，将声波信号通过耦合防护片传导至待测流体中，继而实现流量测量换算。与传统的超声波流量计需要将超声波探头伸入管道中与流体接触实现信号传输不同，本技术方案中，超声波换能器通过与其耦合连接的声波通信杆进行信号传导，声波通信杆的隔热性能和耐腐蚀性能优异，声波通信杆将换能器的声波信号传递至待测的高低温流体中，超声波换能器无需直接与高低温流体接触，避免高低温流体损坏或者腐蚀超声波换能器而影响其使用寿命。

进一步地，所述安装夹具的顶部设有安装槽用于卡接超声波换能器，所述安装槽中涂覆有耦合材料以保证传输超声波换能器的声波信号，所述超声波换能器与所述隔热导声材料之间能够实现声学耦合。

进一步地，所述连接部与测量管道的连接方式采用法兰连接、螺栓连接或者焊接。

进一步地，所述防护外壳、安装夹具、连接部三者一体成型，有助于提高整体的结构强度，所述耦合防护片与所述防护外壳固定连接，用于对防护外壳内部的隔热导声材料进行结构保护以及声学耦合。

进一步地，所述防护外壳和耦合防护片均选用具有高力学强度的金属材料。

进一步地，所述防护外壳和耦合防护片均采用SS316不锈钢或者钛金属材料，保证足够力学强度以及导声效果，将内部的隔热导声材料进行封装保护，以适应各种复杂的现场工况环境以及具有腐蚀性等恶劣的高低温介质中。

进一步地，所述隔热导声材料采用具有声阻尼小且导热系数小的金属或者石墨材料，封装在具有高强度的防护外壳的内部，用于传导超声波，具有良好的隔热效果。

本实用新型还提供了一种流量测量装置，包括超声波换能器、声波通信杆和锁紧装置，所述声波通信杆为上述技术方案中的声波通信杆，所述超声波换能器与所述声波通信杆之间可拆卸地连接，所述声波通信杆通过锁紧装置与测量管道上的安装短节固定连接。本技术方案中的流量测量装置通过锁紧装置固定安装在待测管线上，超声波换能器与声波通信杆可以通过螺纹或者卡扣等方式进行安装，并且通过耦合剂等方式进行声学耦合，根据现场的工艺要求可以实现在线更换超声波换能器，保证生产正常运行，现场安装和拆装方便，降低了设备的维护成本。

进一步地，所述锁紧装置贴合设置在所述声波通信杆中的连接部的上端面处，所述连接部的下端面与安装短节的端面相连，所述锁紧装置与安装短节之间通过螺栓进行锁紧固定。

与现有的流量测量装置相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型中通过将超声波换能器安装在声波通信杆的顶部，超声波换能器无需直接与高低温流体接触，通过声波通信杆将声波信号传导至待测的高低温流体中从而实现流量测量。本实用新型提供的声波通信杆的隔热性能和传导声波效果好，耐腐蚀性能优异，适用于各种复杂的现场工况环境以及高低温介质中。本实用新型所提供的含有声波通信杆的流量测量装置，安装方便，超声波换能器可以实现在线更换，降低设备的维护成本，保证生产正常运行，可以准确测量管道中高低温流体的流量。本实用新型中通过安装夹具连接声波通信杆和超声波换能器，同时通过连接部将通信杆与测量管道相连接，超声波换能器的声波经安装夹具传导至隔热导声材料中，经耦合防护片将声波传导至待测流体中。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型中声波通信杆的立体结构示意图；

图2是本实用新型中声波通信杆的内部剖面结构示意图；

图3是本实用新型中流量测量装置与超声波换能器以及管道之间的连接示意图；

图4是本实用新型中含声波通信杆的流量测量装置成对安装在管道中的示意图。

图中标号说明：1、防护外壳；2、安装夹具；3、连接部；4、耦合防护片；5、隔热导声材料；6、安装槽；100、超声波换能器；200、声波通信杆；300、锁紧装置；400、安装短节；500、管道；600、流体。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。虽然本实用新型的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此实用新型的特征仅限于该实施方式。

在本实施例的描述中，需要说明的是，术语“上、“下”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的实施方式作进一步地详细描述。

在本实用新型的一实施例中，参考图1和图2所示，隔热导声的声波通信杆200包括防护外壳1、安装夹具2、连接部3和耦合防护片4，防护外壳1的内部空腔中封装有隔热导声材料5。防护外壳1和耦合防护片4通过焊接或者螺纹连接进行固定连接，防护外壳1和耦合防护片4用于对防护外壳1内部的隔热导声材料5进行结构保护以及声学耦合。防护外壳1、安装夹具2、连接部3三者一体成型，有助于提高整体的结构强度。防护外壳1和耦合防护片4均选用结构强度高的金属材料，如SS316不锈钢或者钛合金，以适应各种复杂的现场工况环境以及具有腐蚀性等高低温介质中。

具体来说，在本实施例中，如图2和图3所示，安装夹具2设置在防护外壳1的顶端，安装夹具2的顶部设有用于卡接超声波换能器100的安装槽6。在安装槽6中，安装夹具2与超声波换能器100之间的接触面位置涂抹耦合剂，保证声波信号传输，耦合剂将超声波换能器100的声波进行声学耦合传递至隔热导声材料5中。连接部3设置在防护外壳1的外部用以连接测量管道，连接部3相对防护外壳1沿径向方向而向外延伸形成环形凸起的台阶，连接部3与测量管道的连接方式可以采用法兰连接、螺栓连接或者焊接的方式。耦合防护片4设置在防护外壳1的底端对其进行封装，在使用时声波通信杆200底端的耦合防护片4伸入测量管道的内部传导声波至待测流体中。

本实施例中，隔热导声材料5采用声阻尼小且导热系数较小的金属材料如铁或不锈钢等，也可以采用石墨材料，用于传导超声波，具有良好的隔热效果。隔热导声材料5呈丝状、棒状或者条形结构，设置有若干组且纵向排列封装在防护外壳1的内部。

参考图3所示，本实施例的声波通信杆200通过连接部3安装在管道500上的安装短节400上，通过安装夹具2与超声波换能器100相连，通过安装夹具2内部设置的耦合材料对超声波换能器100的声波进行声学耦合传输信号至隔热导声材料5中，声波通信杆200的底端插入管道中与待测流体相接触，将超声波换能器100发出的声波脉冲信号通过耦合防护片4传导至待测流体中，继而实现流量换算测量。与传统的超声波流量计需要将超声波探头伸入管道中与流体接触实现信号传输不同，本实施例中的超声波换能器100，通过与其耦合连接的声波通信杆200进行信号传导，声波通信杆200的隔热性能和耐腐蚀性能优异，声波通信杆200将超声波换能器100的声波信号传递至待测的高温或者低温的流体600中，超声波换能器100无需直接与流体600接触，避免高温或者低温的流体600损坏或者腐蚀超声波换能器100而影响其使用寿命。

在本实用新型的另一实施例中，提供了一种流量测量装置，如图3所示，包括超声波换能器100、声波通信杆200和锁紧装置300，其中声波通信杆200采用上述实施例中的声波通信杆。超声波换能器100与声波通信杆200之间通过螺纹或者卡扣等方式可拆卸地连接，并且通过涂抹耦合剂等方式进行声学耦合。

根据现场的工艺要求，只需要将超声波换能器100从声波通信杆200的安装夹具2上取出，即可实现在线更换超声波换能器100，保证生产正常运行，现场安装和拆装方便，降低了设备的维护成本。声波通信杆200中的连接部3凸起台阶的下端面与安装短节400相连，锁紧装置300贴合设置在连接部3的凸起台阶的上端面，锁紧装置300与安装短节400上均设置有安装孔用于安装螺栓进行锁紧固定，并且其中设置金属缠绕垫圈保证密封性能。从而通过锁紧装置300实现声波通信杆200与测量管道上的安装短节400的固定连接。

本实施例的流量测量装置在使用时，一般将声波通信杆成对地安装在现场管道上，参考图4中的安装方式，通过测量超声波脉冲在流体顺流和逆流时往返于两个超声波换能器之间的时间，由于流速的存在使得两时间值不等，存在时间差，根据时间差便可计算得出流体的流速，进而换算得到流量测量结果。

虽然通过参照本实用新型的某些优选实施方式，已经对本实用新型进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种隔热导声的声波通信杆，其特征在于，包括防护外壳(1)、安装夹具(2)、连接部(3)和耦合防护片(4)，所述防护外壳(1)的内部空腔中封装有隔热导声材料(5)，所述安装夹具(2)设置在所述防护外壳(1)的顶端用以连接超声波换能器(100)，所述连接部(3)设置在所述防护外壳(1)的外部用以连接测量管道，所述耦合防护片(4)设置在所述防护外壳(1)的底端对其进行封装，在使用时声波通信杆的底端伸入测量管道的内部传导声波至待测流体中。

2.根据权利要求1所述的一种隔热导声的声波通信杆，其特征在于，所述安装夹具(2)的顶部设有安装槽(6)用于卡接超声波换能器(100)，所述安装槽(6)中涂覆有耦合材料。

3.根据权利要求1所述的一种隔热导声的声波通信杆，其特征在于，所述连接部(3)与测量管道的连接方式采用法兰连接、螺栓连接或者焊接。

4.根据权利要求1所述的一种隔热导声的声波通信杆，其特征在于，所述防护外壳(1)、安装夹具(2)、连接部(3)三者一体成型，所述耦合防护片(4)与所述防护外壳(1)固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种隔热导声的声波通信杆，其特征在于，所述防护外壳(1)和耦合防护片(4)均选用金属材料。

6.根据权利要求5所述的一种隔热导声的声波通信杆，其特征在于，所述防护外壳(1)和耦合防护片(4)均采用SS316不锈钢或者钛金属材料。

7.一种流量测量装置，其特征在于，包括超声波换能器(100)、声波通信杆(200)和锁紧装置(300)，所述声波通信杆(200)采用如权利要求1～6任意一项所述的声波通信杆，所述超声波换能器(100)与所述声波通信杆(200)之间可拆卸地连接，所述声波通信杆(200)通过锁紧装置(300)与测量管道上的安装短节(400)固定连接。

8.根据权利要求7所述的一种流量测量装置，其特征在于，所述锁紧装置(300)贴合设置在所述声波通信杆(200)中的连接部(3)的上端面处，所述连接部(3)的下端面与安装短节(400)的端面相连，所述锁紧装置(300)与安装短节(400)之间通过螺栓进行锁紧固定。

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